本发明属于核电技术领域，涉及一种用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的系统及方法。
背景技术：
球床模块式高温气冷堆作为第四代核电技术，是国际核能界公认的一种具有良好安全特性的堆型。高温气冷堆核电站配置有启停堆设备，在机组启停过程中，启停堆设备用来调节核岛蒸汽发生器二回路出口蒸汽参数满足常规岛汽轮机启动需求，是高温气冷堆的重要组成部分。在现有技术中，启停堆设备的功能验证通过两个阶段来实现：机组仿真试验阶段和机组启停运行阶段。机组仿真试验阶段主要通过模拟反应堆启动过程来验证启停堆设备的动态响应机理，机组启停运行阶段进行启停堆设备实际功能验证。但从大量核电和火电机组运行经验来看，该两个阶段的功能验证均存在一定的局限性。首先，机组仿真试验阶段虽能够预先验证启停堆设备的部分功能，但在实际运行过程中，随着蒸汽发生器二次侧出口蒸汽参数的变化，启停堆设备会涉及多种工况变化，通过机组仿真试验得出的结论与实际运行结果往往存在一定差异，无法精确验证其实际功能；其次，如果在机组启停运行阶段来验证其功能，该阶段反应堆已开始启动，启停堆设备实际功能与预期功能一旦有差异将会造成反应堆紧急停堆等一系列事故。鉴于以上情况，在机组启动运行前如何确保该设备功能满足机组要求，对高温气冷堆能否安全稳定运行至关重要，目前高温气冷堆的设计思路尚无法解决该问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的系统及方法，该系统及方法能够在机组启动运行前对启停堆设备进行功能验证，确保高温气冷堆机组启停过程中的可靠性和安全性。
为达到上述目的，本发明所述的用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的系统包括反应堆、蒸汽发生器、二回路主给水系统、辅助锅炉、蒸汽过热器、汽水分离器、主蒸汽旁路及凝汽器；
反应堆的出口与蒸汽发生器的一次侧入口相连通，蒸汽发生器的一次侧出口与反应堆的入口相连通，蒸汽发生器的二次侧入口与二回路主给水系统的出口相连通，辅助锅炉的出口分为两路，其中一路与蒸汽过热器的入口相连通，另一路与蒸汽过热器的出口及蒸汽发生器的出口通过管道并管后分为两路，其中一路与汽水分离器的入口相连通，另一路与主蒸汽旁路的入口相连通，汽水分离器的汽侧出口与主蒸汽旁路的入口相连通，汽水分离器的疏水侧出口与凝汽器的入口相连通，主蒸汽旁路的出口与凝汽器相连通。
辅助锅炉的出口分为两路，其中一路与蒸汽过热器的入口相连通，另一路与蒸汽过热器的出口及蒸汽发生器的出口通过管道并管后再依次经第一汽水分离器入口隔离阀及汽水分离器入口调节阀后分为两路，其中一路经汽水分离器旁路隔离阀与主蒸汽旁路的入口相连通，另一路经第二汽水分离器入口隔离阀与汽水分离器的入口相连通。
汽水分离器的汽侧出口与主蒸汽旁路的入口通过汽水分离器出口隔离阀相连通。
辅助锅炉的出口通过第一阀组与蒸汽过热器的入口相连通。
辅助锅炉的出口分为两路，其中一路与蒸汽过热器的入口相连通，另一路与第二阀组的入口相连通，第二阀组的出口与蒸汽过热器的出口及蒸汽发生器的出口通过管道并管后分为两路。
汽水分离器的疏水侧出口与凝汽器的入口之间依次经汽水分离器疏水隔离阀及汽水分离器疏水调节阀相连通。
本发明所述的用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的方法包括高温气冷堆启动功能的验证及高温气冷堆停堆功能的验证；
所述高温气冷堆启动功能的验证包括以下步骤：
1a)开启二回路主给水系统，并打开第一汽水分离器入口隔离阀及第二汽水分离器入口隔离阀，将汽水分离器入口调节阀及汽水分离器疏水隔离阀投入自动功能，验证汽水分离器入口调节阀是否能够调节蒸汽发生器的二次侧出口压力；当汽水分离器内的液位高于正常液位时，联锁打开汽水分离器疏水隔离阀，验证汽水分离器疏水调节阀是否能够维持汽水分离器内液位为正常液位；
2a)打开第二阀组，将辅助锅炉出口的饱和蒸汽充入汽水分离器的入口中，同时调节二回路主给水系统，使蒸汽发生器二次侧出口的过冷水加热升温至汽水两相流状态，当汽水分离器内的压力达1.0mpa时，验证汽水分离器出口隔离阀的联锁开启功能，然后打开启停堆设备管道上的各疏水阀，开始进行系统暖管，暖管结束后关闭停堆设备管道上的各疏水阀；
3a)调节二回路主给水系统，蒸汽发生器二次侧出口的汽水两相流工质温度继续升高，当汽水分离器内的压力达到目标压力，且确认汽水分离器内的液位为正常液位后，验证主蒸汽旁路投入自动功能，同时控制汽水分离器内的压力维持在目标压力；
4a)逐渐增大第二阀门的开度，再逐渐投入辅助锅炉出口的过热蒸汽，并同时退出辅助锅炉出口的饱和蒸汽，使蒸汽发生器二次侧出口的汽水两相流工质继续升温并转变为饱和蒸汽，再验证汽水分离器的自动调节功能；
5a)打开第一阀组，调节第一阀组的开度，辅助锅炉出口的过热蒸汽进入汽水分离器的入口中，同时逐渐关闭二回路主给水系统，使得蒸汽发生器二次侧出口的饱和蒸汽继续升温，验证当汽水分离器内的液位处于低低液位时，汽水分离器疏水隔离阀和汽水分离器疏水调节阀的联锁关闭功能；
6a)将二回路主给水系统全部退出，同时逐渐增大第一阀组的开度，使蒸汽发生器二次侧出口的饱和蒸汽转变为过热蒸汽并达到目标温度，再验证汽水分离器旁路隔离阀的联锁开启功能，汽水分离器旁路隔离阀全开后，第二汽水分离器入口隔离阀和汽水分离器出口隔离阀联锁关闭，汽水分离器被隔离，在此期间验证主蒸汽旁路是否能够自动维持汽水分离器内的压力为目标压力，最后使蒸汽发生器二次侧出口的工质参数满足汽轮机的进汽需求，完成高温气冷堆启动功能的验证。
所述高温气冷堆停堆功能的验证包括以下步骤：
1b)将蒸汽发生器二次侧出口工质调节为过热蒸汽，再逐渐投入二回路主给水系统，当蒸汽发生器二次侧出口的过热蒸汽温度降至目标温度时，验证第二汽水分离器入口隔离阀和汽水分离器出口隔离阀的联锁开启功能，当第二汽水分离器入口隔离阀和汽水分离器出口隔离阀全开后，汽水分离器旁路隔离阀联锁关闭，汽水分离器投入，主蒸汽旁路由跟踪蒸汽发生器二次侧出口工质压力改为自动跟踪汽水分离器内压力并维持在目标压力；
2b)调整二回路主给水系统，蒸汽发生器二次侧出口的过热蒸汽温度继续降低并转变为饱和蒸汽，在该过程中验证当汽水分离器内的液位高于正常液位时，汽水分离器疏水隔离阀是否能够联锁开启，同时验证汽水分离器疏水调节阀是否能够维持汽水分离器内液位为正常液位；
3b)继续调整二回路主给水系统，当汽水分离器内的压力低于5.0mpa时，验证主蒸汽旁路内的阀组是否能够联锁关闭；当蒸汽发生器二次侧出口的工质温度降低至目标温度时，验证第二汽水分离器入口隔离阀和汽水分离器出口隔离阀的联锁关闭功能，汽水分离器退出运行，当第一阀组全部关闭后，辅助锅炉出口的过热蒸汽全部退出，完成停堆功能验证。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的系统及方法包括辅助锅炉及蒸汽过热器，其中，辅助锅炉的出口分为两路，其中一路与汽水分离器及主蒸汽管道相连通，另一路经蒸汽过热器与汽水分离器及主蒸汽管道相连通，在机组启动运行前，通过辅助锅炉提供饱和蒸汽，通过辅助锅炉及蒸汽过热器提供过热蒸汽，从而实现对启停堆的功能验证，确保高温气冷堆机组启停过程中的可靠性和安全性。需要说明的是，本发明采用外部非核蒸汽来预先验证启停堆设备的实际功能，确保高温气冷堆机组启停过程中的可靠性及安全性，有效减少高温气冷堆机组实际启停过程中启停堆设备的异常故障，节省机组试运行工期。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为反应堆、2为蒸汽发生器、3为二回路主给水系统、4为第一汽水分离器入口隔离阀、5为汽水分离器入口调节阀、6为第二汽水分离器入口隔离阀、7为汽水分离器、8为汽水分离器旁路隔离阀、9为汽水分离器出口隔离阀、10为主蒸汽旁路、11为凝汽器、12为汽水分离器疏水隔离阀、13为汽水分离器疏水调节阀、14为辅助锅炉、15为第一阀组、16为蒸汽过热器、17为第二阀组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的系统包括反应堆1、蒸汽发生器2、二回路主给水系统3、辅助锅炉14、蒸汽过热器16、汽水分离器7、主蒸汽旁路10及凝汽器11；反应堆1的出口与蒸汽发生器2的一次侧入口相连通，蒸汽发生器2的一次侧出口与反应堆1的入口相连通，蒸汽发生器2的二次侧入口与二回路主给水系统3的出口相连通，辅助锅炉14的出口分为两路，其中一路与蒸汽过热器16的入口相连通，另一路与蒸汽过热器16的出口及蒸汽发生器2的出口通过管道并管后分为两路，其中一路与汽水分离器7的入口相连通，另一路与主蒸汽旁路10的入口相连通，汽水分离器7的汽侧出口与主蒸汽旁路10的入口相连通，汽水分离器7的疏水侧出口与凝汽器11的入口相连通，主蒸汽旁路10的出口与凝汽器11相连通。
辅助锅炉14的出口分为两路，其中一路与蒸汽过热器16的入口相连通，另一路与蒸汽过热器16的出口及蒸汽发生器2的出口通过管道并管后再依次经第一汽水分离器入口隔离阀4及汽水分离器入口调节阀5后分为两路，其中一路经汽水分离器旁路隔离阀8与主蒸汽旁路10的入口相连通，另一路经第二汽水分离器入口隔离阀6与汽水分离器7的入口相连通。
汽水分离器7的汽侧出口与主蒸汽旁路10的入口通过汽水分离器出口隔离阀9相连通；辅助锅炉14的出口通过第一阀组15与蒸汽过热器16的入口相连通；汽水分离器7的疏水侧出口与凝汽器11的入口之间依次经汽水分离器疏水隔离阀12及汽水分离器疏水调节阀13相连通。
辅助锅炉14的出口分为两路，其中一路与蒸汽过热器16的入口相连通，另一路与第二阀组17的入口相连通，第二阀组17的出口与蒸汽过热器16的出口及蒸汽发生器2的出口通过管道并管后分为两路。
本发明所述的用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的方法包括高温气冷堆启动功能的验证及高温气冷堆停堆功能的验证；
所述高温气冷堆启动功能的验证包括以下步骤：
1a)开启二回路主给水系统3，并打开第一汽水分离器入口隔离阀4及第二汽水分离器入口隔离阀6，将汽水分离器入口调节阀5及汽水分离器疏水隔离阀12投入自动功能，验证汽水分离器入口调节阀5是否能够调节蒸汽发生器2的二次侧出口压力；当汽水分离器7内的液位高于正常液位时，联锁打开汽水分离器疏水隔离阀12，验证汽水分离器疏水调节阀13是否能够维持汽水分离器7内液位为正常液位；
2a)打开第二阀组17，将辅助锅炉14出口的饱和蒸汽充入汽水分离器7的入口中，同时调节二回路主给水系统3，使蒸汽发生器2二次侧出口的过冷水加热升温至汽水两相流状态，当汽水分离器7内的压力达1.0mpa时，验证汽水分离器出口隔离阀9的联锁开启功能，然后打开启停堆设备管道上的各疏水阀，开始进行系统暖管，暖管结束后关闭停堆设备管道上的各疏水阀；
3a)调节二回路主给水系统3，蒸汽发生器2二次侧出口的汽水两相流工质温度继续升高，当汽水分离器7内的压力达到目标压力，且确认汽水分离器7内的液位为正常液位后，验证主蒸汽旁路10投入自动功能，同时控制汽水分离器7内的压力维持在目标压力；
4a)逐渐增大第二阀门的开度，再逐渐投入辅助锅炉14出口的过热蒸汽，并同时退出辅助锅炉14出口的饱和蒸汽，使蒸汽发生器2二次侧出口的汽水两相流工质继续升温并转变为饱和蒸汽，再验证汽水分离器7的自动调节功能；
5a)打开第一阀组15，调节第一阀组15的开度，辅助锅炉14出口的过热蒸汽进入汽水分离器7的入口中，同时逐渐关闭二回路主给水系统3，使得蒸汽发生器2二次侧出口的饱和蒸汽继续升温，验证当汽水分离器7内的液位处于低低液位时，汽水分离器疏水隔离阀12和汽水分离器疏水调节阀13的联锁关闭功能；
6a)将二回路主给水系统3全部退出，同时逐渐增大第一阀组15的开度，使蒸汽发生器2二次侧出口的饱和蒸汽转变为过热蒸汽并达到目标温度，再验证汽水分离器旁路隔离阀8的联锁开启功能，汽水分离器旁路隔离阀8全开后，第二汽水分离器入口隔离阀6和汽水分离器出口隔离阀9联锁关闭，汽水分离器7被隔离，在此期间验证主蒸汽旁路10是否能够自动维持汽水分离器7内的压力为目标压力，最后使蒸汽发生器2二次侧出口的工质参数满足汽轮机的进汽需求，完成高温气冷堆启动功能的验证。
所述高温气冷堆停堆功能的验证包括以下步骤：
1b)将蒸汽发生器2二次侧出口工质调节为过热蒸汽，再逐渐投入二回路主给水系统3，当蒸汽发生器2二次侧出口的过热蒸汽温度降至目标温度时，验证第二汽水分离器入口隔离阀6和汽水分离器出口隔离阀9的联锁开启功能，当第二汽水分离器入口隔离阀6和汽水分离器出口隔离阀9全开后，汽水分离器旁路隔离阀8联锁关闭，汽水分离器7投入，主蒸汽旁路10由跟踪蒸汽发生器2二次侧出口工质压力改为自动跟踪汽水分离器7内压力并维持在目标压力；
2b)调整二回路主给水系统3，蒸汽发生器2二次侧出口的过热蒸汽温度继续降低并转变为饱和蒸汽，在该过程中验证当汽水分离器7内的液位高于正常液位时，汽水分离器疏水隔离阀12是否能够联锁开启，同时验证汽水分离器疏水调节阀13是否能够维持汽水分离器7内液位为正常液位；
3b)继续调整二回路主给水系统3，当汽水分离器7内的压力低于5.0mpa时，验证主蒸汽旁路10内的阀组是否能够联锁关闭；当蒸汽发生器2二次侧出口的工质温度降低至目标温度时，验证第二汽水分离器入口隔离阀6和汽水分离器出口隔离阀9的联锁关闭功能，汽水分离器7退出运行，当第一阀组15全部关闭后，辅助锅炉14出口的过热蒸汽全部退出，完成停堆功能验证。
实施例一
本实施例以国内某高温气冷堆核电机组为例，该核电站主要由两座模块式高温气冷堆与一台汽轮发电机组构成，反应堆1启动过程中，启停堆设备用来调节核岛蒸汽发生器2二回路出口蒸汽参数达5.0mpa及400℃，以便满足常规岛汽轮机启动需求；反应堆1停堆过程中，启停堆设备保证蒸汽发生器2及反应堆1的冷却；该机组可以利用的外部蒸汽由一台辅助锅炉14提供，该辅助锅炉14自带一台蒸汽过热器16，可以连续提供两种不同参数的汽源，即额定参数为20t/h、8.0mpa及294℃的饱和蒸汽和额定参数为10t/h、8.0mpa及450℃的过热蒸汽，则启动功能验证过程为：
1a)缓慢开启二回路主给水系统3，打开第一汽水分离器入口隔离阀4和第二汽水分离器入口隔离阀6，将汽水分离器入口调节阀5和汽水分离器疏水隔离阀12投入自动功能，验证汽水分离器入口调节阀5是否能够调节蒸汽发生器2二次侧出口的过冷水参数；当汽水分离器7的液位高于正常液位时，联锁打开汽水分离器疏水隔离阀12，并验证汽水分离器疏水调节阀13是否能够维持汽水分离器7内液位为正常液位，汽水分离器7输出的疏水排入凝汽器11；
2a)打开第二阀组17，调节第二阀组17的开度并缓慢将辅助锅炉14出口的饱和蒸汽(8.0mpa、294℃)充入蒸汽发生器2的二次侧出口与汽水分离器7入口之间管道中，同时调节二回路主给水系统3，使蒸汽发生器2二次侧出口的过冷水缓慢加热升温至汽水两相流工质(150℃)，当汽水分离器7内的压力达1.0mpa时，验证汽水分离器出口隔离阀9联锁打开功能，打开启停堆设备管道各疏水阀，开始进行系统暖管，暖管结束后关闭各疏水阀；
3a)继续调节二回路主给水系统3，蒸汽发生器2二次侧出口的汽水两相流工质温度继续升高至265℃后，当汽水分离器7内的压力达5.0mpa，且确认汽水分离器7内液位为正常液位后，验证主蒸汽旁路10投入自动功能，同时控制汽水分离器7内的压力维持在5.0mpa，主蒸汽旁路10输出的蒸汽回至凝汽器11；
4a)逐渐开大第二阀组17,同时缓慢关闭二回路主给水系统3,蒸汽发生器2二次侧出口的汽水两相流工质温度继续升高，当二回路主给水系统3全部关闭后，蒸汽发生器2二次侧出口的工质转变为饱和蒸汽(8.0mpa、294℃)时，验证汽水分离器7的自动调节功能；
5a)打开第一阀组15，调节第一阀组15的开度，缓慢将辅助锅炉14出口的过热蒸汽(8.0mpa、400℃)充入汽水分离器7的入口中，同时缓慢关闭第二阀组17，直至退出辅助锅炉14出口的饱和蒸汽为止，在该过程中通过主蒸汽旁路10维持汽水分离器7内的压力为5.0mpa，并验证当汽水分离器7内液位处于低低液位时，汽水分离器疏水隔离阀12和汽水分离器疏水调节阀13的联锁关闭功能；
6a)逐渐开大第一阀组15，当蒸汽发生器2二次侧出口的工质温度继续升高至400℃时，验证汽水分离器旁路隔离阀8的联锁开启功能，当汽水分离器旁路隔离阀8全开30s后第二汽水分离器入口隔离阀6和汽水分离器出口隔离阀9联锁关闭，汽水分离器7被隔离，在此期间验证主蒸汽旁路10是否能够自动跟踪蒸汽发生器2二次侧出口的工质压力并维持在5.0mpa的功能，使蒸汽发生器2二次侧出口工质的参数满足汽轮机进汽需求，完成启动功能验证。
所述停堆功能验证包括以下步骤：
1b)蒸汽发生器2二次侧出口工质为过热蒸汽(8.0mpa、450℃)，缓慢打开二回路主给水系统3，当蒸汽发生器2二次侧出口的过热蒸汽温度降至400℃时，验证第二汽水分离器入口隔离阀6和汽水分离器出口隔离阀9的联锁开启功能，当第二汽水分离器入口隔离阀6和汽水分离器出口隔离阀9全开30s后，汽水分离器旁路隔离阀8联锁关闭，汽水分离器7投入；主蒸汽旁路10由跟踪蒸汽发生器2二次侧出口工质压力改为自动跟踪汽水分离器7内压力并维持在5.0mpa，主蒸汽旁路10输出的蒸汽回至凝汽器11中；
2b)调节二回路主给水系统3，使得蒸汽发生器2二次侧出口的过热蒸汽温度继续降低并转变为饱和蒸汽(8.0mpa、294℃)，该过程中通过主蒸汽旁路10维持汽水分离器7内的压力为5.0mpa，验证当汽水分离器7内的液位高于正常液位时，汽水分离器疏水隔离阀12和汽水分离器疏水调节阀13联锁开启功能，同时验证汽水分离器疏水调节阀13是否能够维持汽水分离器7内的液位为正常液位；
3b)继续调整二回路主给水系统3，当汽水分离器7内的压力低于5.0mpa时，验证主蒸汽旁路10内的阀组是否联锁关闭；当蒸汽发生器2二次侧出口的工质继续降低至265℃时，验证第二汽水分离器入口隔离阀和汽水分离器出口隔离阀9的联锁关闭功能，汽水分离器7退出运行，当第一阀组15全部关闭后，辅助锅炉14出口的过热蒸汽全部退出，完成停堆功能验证。